本發(fā)明涉及一種醫(yī)療器械，具體涉及一種多運(yùn)動(dòng)副組合驅(qū)動(dòng)的柔性手術(shù)工具系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

多孔腹腔鏡微創(chuàng)手術(shù)因其創(chuàng)口小、術(shù)后恢復(fù)快，已經(jīng)在外科手術(shù)中占據(jù)了重要的地位?，F(xiàn)有Intuitive Surgical公司(美國(guó)直覺外科公司)的da Vinci(達(dá)芬奇)手術(shù)機(jī)器人輔助醫(yī)生完成多孔腹腔鏡微創(chuàng)手術(shù)，取得了商業(yè)上的巨大成功。

微創(chuàng)術(shù)式在多孔腹腔鏡手術(shù)之后又發(fā)展出單孔腹腔鏡手術(shù)和經(jīng)自然腔道的無創(chuàng)手術(shù)，它們對(duì)病人創(chuàng)傷更小、術(shù)后產(chǎn)出更高。但在單孔腹腔鏡手術(shù)和經(jīng)自然腔道的無創(chuàng)手術(shù)中，包括視覺照明模塊和手術(shù)操作臂在內(nèi)的所有手術(shù)器械均通過單一通道達(dá)到術(shù)部，這對(duì)手術(shù)器械的制備要求極為苛刻?，F(xiàn)有手術(shù)器械的遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)主要為多桿件的串聯(lián)鉸接，采用鋼絲繩拉力驅(qū)動(dòng)，使手術(shù)器械在鉸接關(guān)節(jié)處實(shí)現(xiàn)彎轉(zhuǎn)。由于鋼絲繩須通過滑輪保持持續(xù)的張緊狀態(tài)，這一驅(qū)動(dòng)方式難以實(shí)現(xiàn)手術(shù)器械的進(jìn)一步小型化，亦難以進(jìn)一步提升器械的運(yùn)動(dòng)性能。

雖然Intuitive Surgical公司近期推出了da Vinci Single-Site(SS型達(dá)芬奇)手術(shù)機(jī)器人，其將原有的剛性手術(shù)器械改造為半剛性手術(shù)器械，并增加了預(yù)彎曲套管，一定程度上提升了手術(shù)器械的運(yùn)動(dòng)性能，但仍無法從根本上解決傳統(tǒng)手術(shù)器械所面臨的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種運(yùn)動(dòng)副組合驅(qū)動(dòng)的柔性手術(shù)工具系統(tǒng)，該柔性手術(shù)工具系統(tǒng)能夠較好地應(yīng)用于經(jīng)人體自然腔道或經(jīng)單一手術(shù)切口并且實(shí)施手術(shù)的手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種多運(yùn)動(dòng)副組合驅(qū)動(dòng)的柔性手術(shù)工具系統(tǒng)，包括主要由順序關(guān)聯(lián)的遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體、中部連接體和近端結(jié)構(gòu)體組成的柔性連續(xù)體結(jié)構(gòu)，所述遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體近端經(jīng)所述中部連接體與所述近端結(jié)構(gòu)體關(guān)聯(lián)，遠(yuǎn)端為手術(shù)執(zhí)行端；所述遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體由至少一個(gè)遠(yuǎn)端構(gòu)節(jié)組成，每一所述遠(yuǎn)端構(gòu)節(jié)包括遠(yuǎn)端固定盤和結(jié)構(gòu)骨；所述近端結(jié)構(gòu)體包括與所述遠(yuǎn)端構(gòu)節(jié)數(shù)量相等的近端構(gòu)節(jié)，每一所述近端構(gòu)節(jié)包括近端固定盤和結(jié)構(gòu)骨，其特征在于，該系統(tǒng)還包括與所述近端結(jié)構(gòu)體關(guān)聯(lián)的傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元；所述傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元包括多個(gè)分別對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)所述近端構(gòu)節(jié)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠?qū)⒁粚?duì)軸線平行的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)輸入轉(zhuǎn)化為一對(duì)軸線垂直相交的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)輸出，其中與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)輸入軸線平行的一個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)輸出用于控制所述近端構(gòu)節(jié)的彎轉(zhuǎn)平面指向，另一個(gè)與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)輸入軸線垂直的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)輸出用于控制所述近端構(gòu)節(jié)在彎轉(zhuǎn)平面中的彎轉(zhuǎn)角度，以驅(qū)動(dòng)所述近端結(jié)構(gòu)體中的近端構(gòu)節(jié)向任意方向彎轉(zhuǎn)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)與之關(guān)聯(lián)的所述遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體中的遠(yuǎn)端構(gòu)節(jié)向相反的方向彎轉(zhuǎn)。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述中部連接體包括柔性手術(shù)工具遠(yuǎn)端板、通道支撐板、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)基板以及固定連接在所述柔性手術(shù)工具遠(yuǎn)端板和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)基板之間且穿過所述通道支撐板的結(jié)構(gòu)骨引導(dǎo)通道；所述遠(yuǎn)端構(gòu)節(jié)上的結(jié)構(gòu)骨與所述近端構(gòu)節(jié)上的結(jié)構(gòu)骨一一對(duì)應(yīng)緊固連接或?yàn)橥桓Y(jié)構(gòu)骨，結(jié)構(gòu)骨的一端與所述近端固定盤緊固連接，另一端穿過所述結(jié)構(gòu)骨引導(dǎo)通道后與所述遠(yuǎn)端固定盤緊固連接。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括分別緊固連接于兩根驅(qū)動(dòng)軸一端的兩個(gè)主動(dòng)齒輪，所述驅(qū)動(dòng)軸另一端與第一聯(lián)軸器公頭同軸緊固連接；每一所述主動(dòng)齒輪分別與第一從動(dòng)齒圈和第二從動(dòng)齒圈嚙合并驅(qū)動(dòng)其旋轉(zhuǎn)；所述第一從動(dòng)齒圈與凸輪緊固連接，所述凸輪與所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)基板旋轉(zhuǎn)連接；同時(shí)所述第二從動(dòng)齒圈與傳動(dòng)軸、轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)板和支撐板一體緊固連接，所述支撐板與所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)基板旋轉(zhuǎn)連接，所述凸輪與所述轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)板旋轉(zhuǎn)連接；所述凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括一端與滑塊緊固連接的平面連桿機(jī)構(gòu)，所述滑塊與所述傳動(dòng)軸沿軸向滑動(dòng)連接且能夠傳遞沿周向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；所述滑塊上緊固連接若干滾子，所述滾子與所述凸輪上螺旋線形的凸輪槽相匹配，能夠產(chǎn)生沿所述傳動(dòng)軸軸線方向的推拉力；所述平面連桿機(jī)構(gòu)另一端與近端固定盤驅(qū)動(dòng)板滑動(dòng)連接，同時(shí)所述近端固定盤與所述近端固定盤驅(qū)動(dòng)板緊固連接。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述平面連桿機(jī)構(gòu)主要由推桿、連桿和搖桿組成，所述推桿滑動(dòng)連接在所述支撐板上，其一端與所述滑塊緊固連接，另一端穿過所述支撐板與所述連桿的一端旋轉(zhuǎn)連接，所述連桿另一端與旋轉(zhuǎn)固定在所述傳動(dòng)軸上的所述搖桿旋轉(zhuǎn)連接，所述搖桿與所述近端固定盤驅(qū)動(dòng)板滑動(dòng)連接。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元還包括手術(shù)執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，同時(shí)在所述遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體的遠(yuǎn)端設(shè)置有手術(shù)執(zhí)行器；所述手術(shù)執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括：柔性手術(shù)工具底板，轉(zhuǎn)動(dòng)支撐于所述通道支撐板和柔性手術(shù)工具底板之間的螺桿，緊固連接所述螺桿一端的第一聯(lián)軸器公頭，通過螺紋配合于所述螺桿上的螺母，緊固連接于所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)基板和所述通道支撐板之間并與所述螺母滑動(dòng)連接的導(dǎo)桿，以及一端與所述手術(shù)執(zhí)行器緊固連接，另一端從所述遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體中穿過并與所述螺母緊固連接的手術(shù)執(zhí)行器控線。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，該系統(tǒng)還包括與所述柔性手術(shù)工具關(guān)聯(lián)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元包括：緊固連接于電機(jī)固定板上的多個(gè)第一電機(jī)，旋轉(zhuǎn)連接于所述電機(jī)固定板外周的電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元?dú)んw，緊固連接于所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元?dú)んw端面的內(nèi)齒圈，緊固連接于其中一個(gè)所述第一電機(jī)輸出軸上的齒輪，以及緊固連接于其余所述第一電機(jī)輸出軸上的第二聯(lián)軸器公頭；與所述齒輪連接的所述第一電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元中除所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元?dú)んw和內(nèi)齒圈以外的全部結(jié)構(gòu)繞所述內(nèi)齒圈的軸線整體旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體的橫滾角度控制。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述柔性手術(shù)工具和電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元通過無菌屏障進(jìn)行連接，所述無菌屏障包括無菌屏障外罩和無菌屏障支撐板，所述無菌屏障支撐板上旋轉(zhuǎn)設(shè)置有多個(gè)能夠分別與所述第一聯(lián)軸器公頭和第二聯(lián)軸器公頭快速配合連接的聯(lián)軸器母頭；在所述無菌屏障支撐板上設(shè)置有電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元連接螺釘，相對(duì)應(yīng)地在所述電機(jī)固定板上設(shè)置有無菌屏障連接座，所述無菌屏障連接座與所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元連接螺釘連接，使得所述無菌屏障與所述電機(jī)固定板固定連接，并可傳遞整體運(yùn)動(dòng)；此外，在所述無菌屏障外罩上緊固連接有用于將可消毒部分與未消毒的部分進(jìn)行隔離的無菌膜。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，該系統(tǒng)還包括線性模組，所述線性模組包括：帶有直線滑槽的支架體，轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置于所述支架體的絲杠，通過螺紋配合于所述絲杠上且滑動(dòng)設(shè)置于所述直線滑槽中的滑塊，以及緊固連接于所述支架體的第二電機(jī)；所述滑塊與所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元?dú)んw緊固連接，所述第二電機(jī)輸出軸與所述絲杠緊固連接。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述遠(yuǎn)端構(gòu)節(jié)還包括間隔分布于其中的多個(gè)遠(yuǎn)端間隔盤，多根所述遠(yuǎn)端構(gòu)節(jié)的結(jié)構(gòu)骨從各所述遠(yuǎn)端間隔盤上分布的結(jié)構(gòu)骨通過孔中穿過，末端固定于所述遠(yuǎn)端固定盤上；相似的，所述近端構(gòu)節(jié)還包括間隔分布于其中的多個(gè)近端間隔盤，多根所述近端構(gòu)節(jié)的結(jié)構(gòu)骨一端固定于所述近端固定盤上，另一端依次從各所述近端間隔盤上分布的結(jié)構(gòu)骨通過孔中穿過后與所述遠(yuǎn)端構(gòu)節(jié)上的結(jié)構(gòu)骨一一對(duì)應(yīng)緊固連接或?yàn)橥桓Y(jié)構(gòu)骨。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述遠(yuǎn)端構(gòu)節(jié)的結(jié)構(gòu)骨和/或所述近端構(gòu)節(jié)的結(jié)構(gòu)骨為彈性細(xì)桿或細(xì)管，材料為鎳鈦合金或不銹鋼；在使用多個(gè)所述遠(yuǎn)端構(gòu)節(jié)或近端構(gòu)節(jié)情況下，若前一所述遠(yuǎn)端構(gòu)節(jié)或近端構(gòu)節(jié)的結(jié)構(gòu)骨使用彈性細(xì)管，則后一所述遠(yuǎn)端構(gòu)節(jié)或近端構(gòu)節(jié)的結(jié)構(gòu)骨能夠穿過該彈性細(xì)管，或直接穿過所述遠(yuǎn)端間隔盤或近端間隔盤上的結(jié)構(gòu)骨通過孔；此外，對(duì)于每一所述遠(yuǎn)端構(gòu)節(jié)或近端構(gòu)節(jié)，其中的結(jié)構(gòu)骨數(shù)量為三根以上。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體的外部包覆有封皮，且在所述封皮外部還設(shè)置有外套管和鞘套。

本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、本發(fā)明采用包括近端結(jié)構(gòu)體，中部連接體和遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體的柔性連續(xù)體結(jié)構(gòu)為主體，并配合以傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元，其中，遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體通過中部連接體與近端結(jié)構(gòu)體關(guān)聯(lián)，傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元與近端結(jié)構(gòu)體關(guān)聯(lián)，當(dāng)傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)近端結(jié)構(gòu)體中各近端構(gòu)節(jié)向任意方向彎轉(zhuǎn)時(shí)，遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體相應(yīng)地向相反的方向彎轉(zhuǎn)，因此可實(shí)現(xiàn)由遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體和封皮所構(gòu)成的柔性手術(shù)臂的任意向彎轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。2、本發(fā)明在近端結(jié)構(gòu)體、中部連接體和遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體中，采用冗余的結(jié)構(gòu)骨布置(大于三根)，提高了柔性手術(shù)工具系統(tǒng)的安全性、可靠性和負(fù)載能力。3、本發(fā)明的無菌屏障一端可快速連接柔性手術(shù)工具，另一端可快速連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元，從而有效地將系統(tǒng)已消毒的柔性手術(shù)工具與其余未消毒的部分隔離開來，保證臨床手術(shù)的可實(shí)施性。4、本發(fā)明在柔性手術(shù)工具中設(shè)置有凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，該凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可將一對(duì)軸線平行的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)輸入轉(zhuǎn)化為一對(duì)軸線垂直相交的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)輸出，其中與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)輸入軸線平行的一個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)輸出(由第一驅(qū)動(dòng)模式實(shí)現(xiàn))用于控制近端構(gòu)節(jié)的彎轉(zhuǎn)平面指向，另一個(gè)與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)輸入軸線垂直的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)輸出(由第二驅(qū)動(dòng)模式實(shí)現(xiàn))用于控制近端構(gòu)節(jié)在彎轉(zhuǎn)平面中的彎轉(zhuǎn)角度，最終可在較小空間內(nèi)通過一組凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)近端結(jié)構(gòu)體中的一個(gè)近端構(gòu)節(jié)向任意方向彎轉(zhuǎn)。5、本發(fā)明在遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體的前端設(shè)置有手術(shù)執(zhí)行器，手術(shù)執(zhí)行器控線穿過柔性連續(xù)體結(jié)構(gòu)，與位于柔性手術(shù)工具中的手術(shù)執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)手術(shù)執(zhí)行器的動(dòng)作控制。6、本發(fā)明還設(shè)置有電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元?dú)んw，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元?dú)んw的端面固定連接有內(nèi)齒圈，電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元內(nèi)其余結(jié)構(gòu)與電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元?dú)んw之間可相對(duì)旋轉(zhuǎn)，其中，電機(jī)輸出軸固定連接有齒輪，齒輪與內(nèi)齒圈嚙合，因此，所述電機(jī)可驅(qū)動(dòng)除電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元?dú)んw和內(nèi)齒圈以外的部分進(jìn)行整體旋轉(zhuǎn)，從而使得柔性手術(shù)臂具有整體旋轉(zhuǎn)自由度，并實(shí)現(xiàn)對(duì)手術(shù)執(zhí)行器橫滾角度的調(diào)節(jié)。7、本發(fā)明還設(shè)置有線性模組，其與電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元?dú)んw固定連接且可以帶動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元、無菌屏障和柔性手術(shù)工具進(jìn)行線性運(yùn)動(dòng)，因此柔性手術(shù)臂還具有線性進(jìn)給自由度。8、本發(fā)明可應(yīng)用于單孔腔鏡手術(shù)，也可應(yīng)用于經(jīng)自然腔道無創(chuàng)手術(shù)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明近端構(gòu)節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明中部連接體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及手術(shù)執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的剖視圖；

圖8是本發(fā)明電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是本發(fā)明裝上無菌屏障、電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元和線性模組后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10是本發(fā)明無菌屏障的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11是本發(fā)明遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體采用柔性鞘套的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，以便更清楚理解本發(fā)明的目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)理解的是，附圖所示的實(shí)施例并不是對(duì)本發(fā)明范圍的限制，而只是為了說明本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)精神。

圖1展示了根據(jù)本實(shí)施例提供的柔性手術(shù)工具系統(tǒng)10，其包括主要由遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體11、近端結(jié)構(gòu)體16和中部連接體15構(gòu)成的柔性連續(xù)體結(jié)構(gòu)，以及與柔性連續(xù)體結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)的傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元21。其中，遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體11近端通過中部連接體15與近端結(jié)構(gòu)體16關(guān)聯(lián)，遠(yuǎn)端為手術(shù)執(zhí)行端。傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元21與近端結(jié)構(gòu)體16關(guān)聯(lián)，當(dāng)傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元21驅(qū)動(dòng)近端結(jié)構(gòu)體16向任意方向彎轉(zhuǎn)時(shí)，遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體11相應(yīng)地向相反的方向彎轉(zhuǎn)。

如圖2所示，遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體11包括手術(shù)執(zhí)行器101、第一遠(yuǎn)端構(gòu)節(jié)12和第二遠(yuǎn)端構(gòu)節(jié)13。其中，第一遠(yuǎn)端構(gòu)節(jié)12包括第一遠(yuǎn)端間隔盤121、第一遠(yuǎn)端固定盤122和第一構(gòu)節(jié)結(jié)構(gòu)骨123。若干第一遠(yuǎn)端間隔盤121間隔分布于第一遠(yuǎn)端構(gòu)節(jié)12中，作用為防止第一構(gòu)節(jié)結(jié)構(gòu)骨123受推時(shí)失穩(wěn)。多根第一構(gòu)節(jié)結(jié)構(gòu)骨123從各第一遠(yuǎn)端間隔盤121上分布的結(jié)構(gòu)骨通過孔中穿過，末端固定于第一遠(yuǎn)端固定盤122上。相似的，第二遠(yuǎn)端構(gòu)節(jié)13包括第二遠(yuǎn)端間隔盤131、第二遠(yuǎn)端固定盤132和第二構(gòu)節(jié)結(jié)構(gòu)骨133。若干第二遠(yuǎn)端間隔盤131間隔分布于第二遠(yuǎn)端構(gòu)節(jié)13中，作用為防止第二構(gòu)節(jié)結(jié)構(gòu)骨133受推時(shí)失穩(wěn)。多根第二構(gòu)節(jié)結(jié)構(gòu)骨133從各第二遠(yuǎn)端間隔盤131上分布的結(jié)構(gòu)骨通過孔中穿過，末端固定于第二遠(yuǎn)端固定盤132上。需要注意的是，第一構(gòu)節(jié)結(jié)構(gòu)骨123和第二構(gòu)節(jié)結(jié)構(gòu)骨133應(yīng)分別為三根以上。

如圖1、圖3所示，近端結(jié)構(gòu)體16包括兩個(gè)結(jié)構(gòu)完全一致的第一近端構(gòu)節(jié)17和第二近端構(gòu)節(jié)18。第一近端構(gòu)節(jié)17包括第一近端間隔盤171、第一近端固定盤172和第一構(gòu)節(jié)結(jié)構(gòu)骨173，若干第一近端間隔盤171分別間隔分布于第一近端構(gòu)節(jié)17中，作用是防止第一構(gòu)節(jié)結(jié)構(gòu)骨173在受推時(shí)失穩(wěn)。相似的，第二近端構(gòu)節(jié)18包括第二近端間隔盤181、第二近端固定盤182和第二構(gòu)節(jié)結(jié)構(gòu)骨183，若干第二近端間隔盤181分別間隔分布于第二近端構(gòu)節(jié)18中，作用是防止第二構(gòu)節(jié)結(jié)構(gòu)骨183在受推時(shí)失穩(wěn)。位于第一近端構(gòu)節(jié)17上的第一構(gòu)節(jié)結(jié)構(gòu)骨173與位于第一遠(yuǎn)端構(gòu)節(jié)12上的第一構(gòu)節(jié)結(jié)構(gòu)骨123一一對(duì)應(yīng)緊固連接或?yàn)橥桓Y(jié)構(gòu)骨；位于第二近端構(gòu)節(jié)18上的第二構(gòu)節(jié)結(jié)構(gòu)骨183與位于第二遠(yuǎn)端構(gòu)節(jié)13上的第二構(gòu)節(jié)結(jié)構(gòu)骨133一一對(duì)應(yīng)緊固連接或?yàn)橥桓Y(jié)構(gòu)骨。需要注意的是，第一構(gòu)節(jié)結(jié)構(gòu)骨173和第二構(gòu)節(jié)結(jié)構(gòu)骨183數(shù)量應(yīng)分別與第一構(gòu)節(jié)結(jié)構(gòu)骨123和第二構(gòu)節(jié)結(jié)構(gòu)骨133數(shù)量保持一致。

如圖4所示，中部連接體15包括依次間隔設(shè)置的柔性手術(shù)工具遠(yuǎn)端板107、通道支撐板152和凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)基板236，以及兩端固定連接在柔性手術(shù)工具遠(yuǎn)端板107和凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)基板236之間且穿過通道支撐板152的結(jié)構(gòu)骨引導(dǎo)通道151。需要注意的是，通道支撐板152和凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)基板236可以為一組，也可以為交替布置的多組(例如圖5中為兩組)，通道支撐板152和凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)基板236組數(shù)與凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)22個(gè)數(shù)保持一致。第一構(gòu)節(jié)結(jié)構(gòu)骨173(123)的一端與第一近端固定盤172緊固連接，另一端依次穿過第一近端間隔盤171、結(jié)構(gòu)骨引導(dǎo)通道151、第一遠(yuǎn)端間隔盤121后與第一遠(yuǎn)端固定盤122緊固連接。第二構(gòu)節(jié)結(jié)構(gòu)骨183(133)的一端與第二近端固定盤182緊固連接，另一端依次穿過第二近端間隔盤181、結(jié)構(gòu)骨引導(dǎo)通道151、第一遠(yuǎn)端構(gòu)節(jié)12、第二遠(yuǎn)端間隔盤131后與第二遠(yuǎn)端固定盤132緊固連接。結(jié)構(gòu)骨引導(dǎo)通道151的作用是保持結(jié)構(gòu)骨受推、拉力時(shí)形狀不變。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，上述遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體11中的結(jié)構(gòu)骨和/或近端結(jié)構(gòu)體16中的結(jié)構(gòu)骨可為彈性細(xì)桿或細(xì)管，材料可為鎳鈦合金或不銹鋼等。同時(shí)，上述遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體11中遠(yuǎn)端構(gòu)節(jié)的節(jié)數(shù)以及近端結(jié)構(gòu)體16中近端構(gòu)節(jié)的節(jié)數(shù)也可以是一個(gè)或者多于兩個(gè)，但是遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體11中遠(yuǎn)端構(gòu)節(jié)的節(jié)數(shù)應(yīng)始終與近端結(jié)構(gòu)體16中近端構(gòu)節(jié)的節(jié)數(shù)保持一致。在使用多個(gè)遠(yuǎn)端構(gòu)節(jié)或近端構(gòu)節(jié)情況下，若前一遠(yuǎn)端構(gòu)節(jié)或近端構(gòu)節(jié)的結(jié)構(gòu)骨使用彈性細(xì)管，則后一遠(yuǎn)端構(gòu)節(jié)或近端構(gòu)節(jié)的結(jié)構(gòu)骨可穿過該彈性細(xì)管，或直接穿過遠(yuǎn)端間隔盤或近端間隔盤上的結(jié)構(gòu)骨通過孔，這可在不改變遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體11或近端結(jié)構(gòu)體16內(nèi)相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的同時(shí)實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步微型化。此外，近端結(jié)構(gòu)體12中各近端構(gòu)節(jié)的相對(duì)布置可為串聯(lián)連接、嵌套設(shè)置或獨(dú)立布置(如圖1所示)等。

如圖5～圖7所示，傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元21包括兩個(gè)凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)22(僅以此為例，并不限于此)，分別對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)第一近端構(gòu)節(jié)17和第二近端構(gòu)節(jié)18。凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)22包括分別緊固連接于兩根驅(qū)動(dòng)軸213一端的兩個(gè)主動(dòng)齒輪221，兩驅(qū)動(dòng)軸213另一端分別與兩聯(lián)軸器公頭212同軸緊固連接。每一主動(dòng)齒輪221分別與第一從動(dòng)齒圈222、第二從動(dòng)齒圈223嚙合并驅(qū)動(dòng)其旋轉(zhuǎn)。第一從動(dòng)齒圈222與凸輪229緊固連接，凸輪229與凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)基板236旋轉(zhuǎn)連接；同時(shí)第二從動(dòng)齒圈223、傳動(dòng)軸226、轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)板224與支撐板225一體緊固連接，支撐板225與凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)基板236旋轉(zhuǎn)連接，凸輪229與轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)板224旋轉(zhuǎn)連接?；瑝K227與推桿232緊固連接，并與傳動(dòng)軸226沿軸向滑動(dòng)連接且可傳遞沿周向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；優(yōu)選地，滑塊227與傳動(dòng)軸226可通過滾珠花鍵連接?；瑝K227上緊固連接若干滾子228，滾子228與凸輪229上螺旋線形的凸輪槽231相匹配，能夠產(chǎn)生沿傳動(dòng)軸226軸線方向的推拉力。推桿232滑動(dòng)連接在支撐板225上并穿過支撐板225與連桿234的一端旋轉(zhuǎn)連接，連桿234的另一端與旋轉(zhuǎn)固定在傳動(dòng)軸226上的搖桿233旋轉(zhuǎn)連接；搖桿233與近端固定盤驅(qū)動(dòng)板235滑動(dòng)連接，同時(shí)第一近端固定盤172、第二近端固定盤182均與一個(gè)近端固定盤驅(qū)動(dòng)板235緊固連接。

當(dāng)主動(dòng)齒輪221驅(qū)動(dòng)第一從動(dòng)齒圈222旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)與之緊固連接的凸輪229轉(zhuǎn)動(dòng)，使得滾子228在凸輪槽231中滑動(dòng)；螺旋線形的凸輪槽231使?jié)L子228以及與滾子228固定連接的滑塊227，推桿232沿傳動(dòng)軸226滑動(dòng)，推桿232通過連桿233驅(qū)動(dòng)搖桿234在一定范圍內(nèi)擺動(dòng)，搖桿233與近端固定盤驅(qū)動(dòng)板235相對(duì)滑動(dòng)，驅(qū)動(dòng)近端固定盤驅(qū)動(dòng)板237彎轉(zhuǎn)，從而直接控制第一近端構(gòu)節(jié)17和第二近端構(gòu)節(jié)18在特定彎轉(zhuǎn)平面中的彎轉(zhuǎn)角度，而不改變第一近端構(gòu)節(jié)17和第二近端構(gòu)節(jié)18的長(zhǎng)度，使得第一近端構(gòu)節(jié)17和第二近端構(gòu)節(jié)18的彎轉(zhuǎn)形狀為近似圓弧形；當(dāng)?shù)诙膭?dòng)齒圈223旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)與之緊固連接的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)板224，傳動(dòng)軸226和支撐板225，并通過傳動(dòng)軸226帶動(dòng)滑塊227共同做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由推桿232、連桿233和搖桿234組成的平面連桿機(jī)構(gòu)隨之旋轉(zhuǎn)，最終改變第一近端構(gòu)節(jié)17和第二近端構(gòu)節(jié)18的彎轉(zhuǎn)平面指向。在第一驅(qū)動(dòng)模式下，當(dāng)驅(qū)動(dòng)第一從動(dòng)齒圈222與第二從動(dòng)齒圈223以相同角速度同向轉(zhuǎn)動(dòng)，滑塊227與凸輪229之間相對(duì)靜止，滾子228在凸輪槽231中無相對(duì)滑動(dòng)，因此滑塊227和推桿232在軸向無滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)第一近端構(gòu)節(jié)17和第二近端構(gòu)節(jié)18在相應(yīng)彎轉(zhuǎn)平面中的彎轉(zhuǎn)角度不變，僅彎轉(zhuǎn)平面指向發(fā)生改變；在第二驅(qū)動(dòng)模式下，驅(qū)動(dòng)第一從動(dòng)齒圈222并使第二從動(dòng)齒圈223保持靜止，此時(shí)凸輪229與滑塊227之間相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，傳動(dòng)軸226保持靜止并限制滑塊發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，滾子228在凸輪槽231中沿傳動(dòng)軸226的軸向前后滑動(dòng)，因此滑塊227帶動(dòng)與之緊固連接的推桿232沿軸向滑動(dòng)，此時(shí)第一近端構(gòu)節(jié)17和第二近端構(gòu)節(jié)18的彎轉(zhuǎn)平面指向不變，僅在該彎轉(zhuǎn)平面中的彎轉(zhuǎn)角度發(fā)生改變。結(jié)合所述第一驅(qū)動(dòng)模式與第二驅(qū)動(dòng)模式，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)第一近端構(gòu)節(jié)17和第二近端構(gòu)節(jié)18的彎轉(zhuǎn)平面指向和在該彎轉(zhuǎn)平面中的彎轉(zhuǎn)角度的協(xié)同控制。當(dāng)?shù)谝唤藰?gòu)節(jié)17向某個(gè)方向彎轉(zhuǎn)時(shí)，第一遠(yuǎn)端構(gòu)節(jié)12將以一定的比例關(guān)系(由第一構(gòu)節(jié)結(jié)構(gòu)骨123(173)的分布半徑共同決定)向相反的方向彎轉(zhuǎn)；類似地，當(dāng)?shù)诙藰?gòu)節(jié)18向某個(gè)方向彎轉(zhuǎn)時(shí)，第二遠(yuǎn)端構(gòu)節(jié)13將以一定的比例關(guān)系(由第二構(gòu)節(jié)結(jié)構(gòu)骨133(183)的分布半徑共同決定)向相反的方向彎轉(zhuǎn)。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，在遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體11的遠(yuǎn)端設(shè)置有手術(shù)執(zhí)行器101(如圖1、圖2所示)，手術(shù)執(zhí)行器控線102一端與手術(shù)執(zhí)行器101緊固連接，另一端從遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體11中穿過，與位于傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元21末端的手術(shù)執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)25(如圖5、圖6所示)連接，手術(shù)執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)25通過對(duì)手術(shù)執(zhí)行器控線102的物理推拉實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械式的手術(shù)執(zhí)行器101(如手術(shù)鉗等)的動(dòng)作控制。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，手術(shù)執(zhí)行器控線102同樣也可以傳遞如電能、超聲振動(dòng)等能量至電外科式的手術(shù)執(zhí)行器101(如電切刀、超聲刀等)，從而實(shí)現(xiàn)手術(shù)執(zhí)行器101的特定手術(shù)功能。手術(shù)執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)25包括螺桿251和螺母252。其中，螺桿251轉(zhuǎn)動(dòng)支撐于通道支撐板152和柔性手術(shù)工具底板106之間，螺桿251一端與另一聯(lián)軸器公頭212同軸緊固連接，螺桿251與螺母252通過螺紋配合，導(dǎo)桿253緊固連接于凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)基板236和通道支撐板152之間，與螺母252滑動(dòng)連接。驅(qū)動(dòng)聯(lián)軸器公頭212帶動(dòng)螺桿251轉(zhuǎn)動(dòng)，使螺母252在導(dǎo)桿253的引導(dǎo)下前后直線運(yùn)動(dòng)，推拉一端與螺母252緊固連接的手術(shù)執(zhí)行器控線102，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)手術(shù)執(zhí)行器101的動(dòng)作控制。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，如圖8、圖9所示，本發(fā)明還包括與柔性手術(shù)工具10關(guān)聯(lián)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元40，電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元40包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元?dú)んw401、電機(jī)固定板402、齒輪421和內(nèi)齒圈422。其中，電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元?dú)んw401位于電機(jī)固定板402的外周，電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元?dú)んw401的端面緊固連接內(nèi)齒圈422，電機(jī)固定板402與電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元?dú)んw401轉(zhuǎn)動(dòng)連接。在電機(jī)固定板402上緊固連接有多個(gè)電機(jī)(本實(shí)施例中為6個(gè)電機(jī))，其中一個(gè)電機(jī)的輸出軸緊固連接齒輪421，其余電機(jī)的輸出軸緊固連接聯(lián)軸器公頭403，齒輪421與內(nèi)齒圈422嚙合。與齒輪421連接的電機(jī)可驅(qū)動(dòng)齒輪421旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元40中除電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元?dú)んw401和內(nèi)齒圈422以外的全部結(jié)構(gòu)繞內(nèi)齒圈422的軸線整體旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體11和手術(shù)執(zhí)行器101的橫滾角度控制。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，如圖9、10所示，柔性手術(shù)工具10和電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元40可通過無菌屏障30快速連接，無菌屏障30包括無菌屏障外罩301和無菌屏障支撐板302，無菌屏障支撐板302上旋轉(zhuǎn)設(shè)置有多個(gè)可分別與聯(lián)軸器公頭212、403快速配合連接的聯(lián)軸器母頭303。在無菌屏障支撐板302上設(shè)置有電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元連接螺釘304，相對(duì)應(yīng)地在電機(jī)固定板402上設(shè)置有無菌屏障連接座404(如圖8所示)，無菌屏障連接座404與電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元連接螺釘304可快速連接，使得無菌屏障30與電機(jī)固定板402固定連接，并可傳遞整體運(yùn)動(dòng)。在無菌屏障外罩301上緊固連接有無菌膜(圖中未示出)，用于將可消毒部分(如柔性手術(shù)工具10等位于無菌屏障30之前的部分)與未消毒的部分(如電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元40、線性模組50等位于無菌屏障30之后的部分)進(jìn)行隔離，保證手術(shù)的臨床可實(shí)施性。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，如圖9所示，本發(fā)明還包括線性模組50(線性模組50亦通過無菌膜與已消毒部分隔離開)，其包括帶有直線滑槽的支架體501，在支架體501上轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置有絲杠503，在絲杠503上套設(shè)有與絲杠503通過螺紋配合且滑動(dòng)設(shè)置在直線滑槽中的滑塊502，在支架體501的一端設(shè)置有電機(jī)504，電機(jī)504的輸出軸與絲杠503通過聯(lián)軸器緊固連接。電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元?dú)んw401與滑塊502緊固連接。當(dāng)電機(jī)504的輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滑塊502將帶動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元?dú)んw401沿直線滑槽做線性運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)柔性手術(shù)工具10的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，如圖1、圖11所示，在遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體11的外部設(shè)置有封皮103，其作用為改善遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體11進(jìn)入人體自然腔道或手術(shù)切口的順暢性。在封皮103的外部還可以設(shè)置外套管104和鞘套60。如圖1所示，在一種應(yīng)用中，鞘套60固定于腹腔的單一切口處，遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體11連同封皮103、手術(shù)執(zhí)行器101可以自由穿過鞘套60上供手術(shù)工具通過的通孔到達(dá)術(shù)部。如圖11所示，在另一種應(yīng)用中，鞘套60也可以采用柔性鞘套，其可以更容易地伸入人體的各類自然腔道并隨著腔道的形狀而自適應(yīng)改變外形，柔性鞘套的一端固定于腔道入口處，遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體11連同封皮103、手術(shù)執(zhí)行器101同樣可以自由穿過柔性鞘套上供手術(shù)工具通過的通孔到達(dá)術(shù)部。

本發(fā)明僅以上述實(shí)施例進(jìn)行說明，各部件的結(jié)構(gòu)、設(shè)置位置及其連接都是可以有所變化的。在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，凡根據(jù)本發(fā)明原理對(duì)個(gè)別部件進(jìn)行的改進(jìn)或等同變換，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。